《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Lake-derived cyanobacterial biomass enhances kitchen waste composting as a bio-conditioning amendment
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•蓝藻生物量改善高水分厨余堆肥的理化条件•蓝藻增强氮保留、腐殖化并加速堆肥稳定•微生物群落重组为更具整合性的网络结构•为厨余与富营养化藻类生物量的协同资源化提供可扩展途径引言快速城市化导致厨余（KW）产生量持续增加（Sun等，2025）。好氧堆肥是厨余资源化的广泛采用方法，它
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蓝藻生物量改善高水分厨余堆肥的理化条件
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蓝藻增强氮保留、腐殖化并加速堆肥稳定
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微生物群落重组为更具整合性的网络结构
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为厨余与富营养化藻类生物量的协同资源化提供可扩展途径
引言
快速城市化导致厨余（KW）产生量持续增加（Sun等，2025）。好氧堆肥是厨余资源化的广泛采用方法，它可将有机残体转化为稳定的土壤改良剂，同时减少对填埋和焚烧的依赖（Meng等，2024；Wang等，2022；Zhao等，2022）。然而，新鲜厨余通常含水量过高且结构稳定性差，限制了空气扩散并在堆肥基质内造成不均匀的通气条件。在此条件下，不稳定有机质的快速降解加剧了氨化作用和氨挥发，而挥发性脂肪酸则可能导致暂时性酸化，延缓向稳定堆肥阶段的过渡（Liang等，2003；Mo等，2023）。微生物接种物、碱性添加剂、木质纤维素填充材料和多孔材料（如生物炭）等添加剂已被用于提高堆肥效率（Nair & Okamitsu，2010；Awasthi等，2017；Qi等，2022）。尽管这些方法在一定程度上可以改善堆肥性能，但大多数研究主要评估堆肥温度、pH值和养分含量等总体参数。然而，在高水分厨余堆肥中，局部微环境条件，包括水分分布、孔隙连通性和氧气供应，对塑造微生物活性和整体工艺性能也起着关键作用（Qu等，2022；Sayara等，2020）。因此，同时改善堆肥基质物理状态和养分可用性的添加剂对高水分厨余堆肥尤为有益。
富营养化淡水生态系统经常发生蓝藻水华，产生大量缺乏高效再利用途径的湿态蓝藻生物量。该生物量富含养分和有机质，既是处置难题，也是一种潜在的宝贵生物资源（Wang等，2019；Zhang等，2019；Yang等，2021）。先前研究表明，蓝藻生物量可纳入嗜热好氧堆肥过程并转化为可用的堆肥产品（Zhang等，2021）。然而，蓝藻生物量通常被视为辅助有机质基质，其作为高水分厨余堆肥调理剂的功能潜力一直受到较少的关注。特别是，尚不清楚添加蓝藻是否除提供额外有机质和养分外还有其他益处。厨余堆肥中应用的大多数添加剂主要针对工艺的单一方面。填充材料和生物炭通常用于增强基质结构和通气性，而碱性添加剂和微生物接种物主要用于调节化学条件或微生物活性（Zhang等，2022）。相比之下，蓝藻与这些材料不同，它同时含有胞外聚合物（EPS）和易降解的有机质及含氮化合物（Ebrahimi等，2024）。其富含EPS的大分子基质可调节水分分布、颗粒聚集和孔隙连通性，从而缓解高水分厨余的结构限制（Han等，2014），而其易矿化的有机质和氮可为微生物生长和养分转化提供底物（Li等，2025；Li和Awasthi，2025）。因此，仍有待确定蓝藻能否同时改善堆肥环境、刺激微生物活性，以及这些变化最终能否促进腐殖化和堆肥成熟。我们因此假设，来源于湖泊的蓝藻在厨余堆肥中兼具结构和营养双重调理功能。具体而言，添加蓝藻将改善理化条件和养分转化，导致土著细菌群落变化，并最终促进腐殖化和提前堆肥成熟。
堆肥效率也与微生物群落的组织方式密切相关，后者不仅取决于存在哪些微生物，还取决于其在有机质分解和转化过程中的共存模式。因此，微生物共现网络提供了一种有效方法来考察超越分类学组成的群落组织方式（Zamkovaya等，2021）。网络特征，包括连通性、正负关联的平衡以及假定的关键类群，与多样微生物生态系统中的稳定性和养分循环相关联（Qiu等，2019）。在堆肥系统中，这些特征可能有助于解释微生物群落如何响应理化条件的变化，以及这些变化是否与腐殖化和堆肥成熟相关（Liu等，2023）。然而，尚不清楚蓝藻是否在不同厨余堆肥条件下持续改变细菌群落组织方式，以及这种微生物变化是否与堆肥质量提升相关。
本研究在三种填充剂系统中评估了来源于湖泊的蓝藻生物量作为厨余好氧堆肥的生物调理剂的效果。为检验上述假设，在每个填充剂系统中将添加蓝藻的处理组与对应的未添加蓝藻对照组进行比较。我们评估了：(i)蓝藻相关的理化动态变化以及堆肥过程中的碳氮转化；(ii)细菌群落组成、预测功能谱和共现网络；以及(iii)连接理化调理、微生物群落组织、腐殖化和堆肥质量提升的直接和间接路径。通过比较蓝藻在三种不同堆肥基质中的效应，我们旨在确定所观察到的响应是否一致，以及理化条件、微生物群落和堆肥成熟度的变化之间是否存在关联。因此，本研究不仅将蓝藻视为一种额外的协同堆肥材料，更将其视为同时利用厨余和收获蓝藻生物量的潜在调理剂。
章节摘要
堆肥材料与实验设置
厨余底物采集自校内食品加工和学生餐饮设施及附近餐厅产生的餐后残体（补充文本S1）。蓝藻采自中国太湖，收获后的污泥初始含水率为94.83%（质量分数），经藻水分离浓缩、用15%（质量分数）聚合硫酸铁溶液调理（160公斤/吨，30分钟）、在1.2 MPa压力下使用板框过滤机机械脱水75分钟后
蓝藻对堆肥稳定性和成熟度的影响
各处理组厨余堆肥过程中理化参数的时间动态变化如图1所示。所有反应器表现出相似的温度变化曲线，经历中温期、高温期和降温期。对照组（CK）记录的最高温度为47-48 °C，添加蓝藻调理处理组为59-63 °C（图1a），高温期差异显著（表S2）。含水率在早期阶段（第6-16天）略有增加，随后持续下降（图1b）。含水率峰值
蓝藻作为调节堆肥微环境的生物调理剂
在不同填充剂条件下，添加蓝藻始终改变水分演变、pH稳定、氧气需求和氮转化，从而实现更早的稳定和堆肥成熟（图1）。这些协同响应表明，来源于湖泊的蓝藻不仅作为额外的有机质投入，还作为高水分厨余堆肥中具有双重结构-营养调理功能的调理剂。蓝藻生物量富含胞外聚合物（EPS）和
结论
本研究证明，来源于湖泊的蓝藻生物量可被有效重新利用为功能性添加剂，通过调节理化条件和微生物群落组织来增强厨余好氧堆肥。蓝藻添加剂改善了水分分布和堆肥基质特性，改变了氮转化模式，从而为好氧微生物活动创造了有利的微环境。这些理化变化与微生物群落的转变相关
未引用参考文献
(Awasthi等，2016；Chen等，2023；Gao等，2022；Li等，2019；M?llers等，2014；Wang等，2020；Xu等，2021b；Zhang等，2021)
CRediT作者贡献声明
倪晶：撰写——审阅与编辑。Mohamed Saad Gaballah：撰写——审阅与编辑，验证。李昭辉：撰写——审阅与编辑，软件。张中峰：撰写——审阅与编辑，监督，概念构思。陶宏飞：撰写——审阅与编辑，方法学。肖洋：撰写——审阅与编辑，监督，资源获取，资金获取，概念构思。Tahir Muhammad：撰写——原稿撰写，方法学，调查研究，资金获取，数据管理。夏天天
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到中国国家外国专家项目、中华人民共和国人力资源和社会保障部（资助编号：Y20240043）的支持。
Tahir Muhammad|吴华宝|夏天天|倪晶|李昭辉|Mohamed Saad Gaballah|陶宏飞|张中峰|肖洋
